7月3日，國際學(xué)術(shù)期刊PLOS Genetics發(fā)表中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）李勁松研究組撰寫的題為“Technical advances contribute to the study of genomic imprinting”的綜述論文，系統(tǒng)地總結(jié)了用于發(fā)現(xiàn)印記基因、識別新的印記基因、解析印記調(diào)控機制以及研究印記功能的相關(guān)技術(shù)，并討論了單倍體胚胎干細胞在基因印記功能研究中的應(yīng)用。

 

        哺乳動物細胞具有兩套染色體，分別來源于父本和母本。絕大多數(shù)等位基因在兩條親本上維持相同的激活或沉默狀態(tài)。但是，少數(shù)等位基因的表達卻具有親本特異性，這些基因被稱為印記基因。早在30多年前，科學(xué)家們借助于精細的胚胎操作和遺傳學(xué)技術(shù)就確認了基因印記的存在，并證明了基因印記對于胚胎發(fā)育至關(guān)重要。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，尤其是高通量測序技術(shù)的出現(xiàn)，越來越多的印記基因被識別。它們在基因組上通常成簇分布，而且往往一整簇印記基因會受到一個親本差異甲基化區(qū)域（DMR）的調(diào)控。

 

        為了研究印記基因在體內(nèi)的功能，通常需要建立基因敲除小鼠模型。但是傳統(tǒng)的敲除策略費時費力，極大限制該領(lǐng)域的發(fā)展。李勁松研究組建立了孤雄單倍體胚胎干細胞系（“人造精子細胞”），并能將其注入卵子中穩(wěn)定獲得健康可育小鼠（也稱“半克隆”技術(shù)），而且證明“人造精子細胞”攜帶CRISPR-Cas9文庫能夠一步獲得攜帶不同突變基因的小鼠，從而實現(xiàn)在體研究印記基因的功能。半克隆技術(shù)還可以有效地研究印記的調(diào)控機制，跟蹤印記基因在體內(nèi)的表達情況。在該綜述中還提出，如果單倍體細胞可以同時替換母本和父本基因組，并支持胚胎發(fā)育，那將大大提高體內(nèi)同時編輯母本和父本基因組的效率，為研究印記基因功能和印記調(diào)控機制提供一條新的有效途徑。

 

        1991年，著名科學(xué)家Denise Barlow發(fā)現(xiàn)了哺乳動物中的第一個印記基因Igf2r （insulin-like growth factor 2 receptor），并畢生都致力于基因印記相關(guān)的研究，作出了突出貢獻。不幸的是，這位偉大的科學(xué)家在2017年秋天與世長辭。為了紀念Denise Barlow，PLOS Genetics特邀李勁松研究組撰寫一篇綜述性文章，總結(jié)基因印記研究中相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

李勁松研究員為本文通訊作者，博士后李元元為本文第一作者。相關(guān)工作得到了中科院分子細胞卓越中心（生化與細胞所）GTP中心的支持，以及中科院、上海市科委、國家基金委和中國博士后基金等的經(jīng)費支持。

 

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